3D-Druckteile für die Serienfertigung

Der 3D-Druck ist eine sehr junge Technologie mit großem Potenzial. Derzeit werden vorwiegend Ansichtsmodelle und Prototypen per 3D-Druck hergestellt. aber das Ziel ist es, auch Serienbauteile 3D zu drucken. Die Herausforderung: Bauteile aus dem 3D-Drucker verhalten sich deutlich anders als beispielswiese Teile, die herkömmlich per Spritzguss erzeugt wurden. Das Kooperationsprojekt „Serife-3D“ des ecoplus Kunststoff-Cluster hat sich dieses Themas angenommen.

Ziel des vom ecoplus Kunststoff-Cluster begleiteten Kooperationsprojekts „Serife-3D“ war die Entwicklung fundierter Grundlagen für die Auslegung und Optimierung von 3D-gedruckten Serienbauteilen. Da sich Bauteile aus dem 3D-Drucker deutlich anders verhalten als beispielsweise spritzgegossene Formteile, müssen diese auch gänzlich anders dimensioniert werden. Die Unterschiede liegen u.a. in den Werkstoffeigenschaften sowie in der verarbeitungsbedingten Morphologie, sodass diese Parameter hinsichtlich deren Anwendungseignung bzw. deren Langzeitverhalten charakterisiert werden müssen, um daraus einen Leitfaden für die wirtschaftliche und qualitätsgesicherte Produktentwicklung erstellen zu können.

13 Projektpartner aus Wirtschaft und Forschung beleuchteten während der dreijährigen Projektphase die unterschiedlichen Druckverfahren und erstellten ein Screening aller verfügbaren Druckermaterialien. Auf dieser Basis wurden Kriterien und Materialparameter festgelegt, die relevant für den gesicherten Langzeiteinsatz sind. Es erfolgte eine repräsentative Materialauswahl für die wirtschaftlich interessanten Druckverfahren, an denen die Analysen zur Beschreibung der physikalischen Alterung durchgeführt wurden. Diese Werkstoffmatrix umfasst alle Daten, die in Summe das Alterungsverhalten unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen beschreiben. Die Erstellung dieser umfassenden Datenmatrix sowie die daraus abgeleiteten Abminderungsfaktoren bilden die Grundlage für die gesicherte Dimensionierung von 3D-gedruckten Bauteilen.

Die Ergebnisse des überbetrieblichen Kooperationsprojekts „Serife-3D“ bilden die Grundlage für ein Folgeprojekt im Rahmen des ecoplus Kunststoff-Cluster, bei dem die Simulation von strukturoptimierten Druckerteilen im Mittelpunkt stehen wird.